Linux内核中offsetof和container_of宏

1. 简介

2. 宏定义offsetof

• 示例：结构体struct foo中每个成员的偏移地址。

/* offsetof example */
#include <stdio.h>      /* printf */
#include <stddef.h>     /* offsetof */

struct foo {
  char a;
  char b[10];
  char c;
};

int main ()
{
  printf ("offsetof(struct foo,a) is %d\n",(int)offsetof(struct foo,a));
  printf ("offsetof(struct foo,b) is %d\n",(int)offsetof(struct foo,b));
  printf ("offsetof(struct foo,c) is %d\n",(int)offsetof(struct foo,c));
  return 0;
}

• 源码

#define offsetof(type, member) (size_t)&(((type*)0)->member)

• 解析
  将地址0强制转换为type类型的指针，member定位到结构体中偏移位置。编译器认为0是一个有效的地址，0是type指针的起始地址。
  

3. 宏定义container_of

• 示例：通过结构体struct foo中成员地址获取结构体地址。

/* container_of example */
#include <stdio.h>      /* printf */
#include <linux/kernel.h>     /* container_of */

struct foo {
  char a;
  char b[10];
  char c;
};

int main ()
{
  struct foo f;
  printf ("struct foo f is %p\n",&f);
  printf ("container_of(&(f.a),struct foo,a) is %p\n",container_of(&(f.a),struct foo,a));
  printf ("container_of(&(f.b),struct foo,b) is %p\n",container_of(&(f.b),struct foo,b));
  printf ("container_of(&(f.c),struct foo,c) is %p\n",container_of(&(f.c),struct foo,c));
  return 0;
}

• 源码

#define container_of(ptr, type, member) ({ \
     const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \
     (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );}) 

• 解析

1. 首先定义一个临时的数据类型（通过typeof( ((type *)0)->member )获得）与ptr相同的指针变量__mptr，然后用它来保存ptr的值。
2. 用(char *)__mptr减去member在结构体中的偏移量，得到的值就是整个结构体变量的首地址（整个宏的返回值就是这个首地址）。